DE102017111082A1 - Measurement-based method for detecting a measuring point stability of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Prüfvorrichtung (1) zur Überprüfung einer Verbrennungskraftmaschine (2) in Echtzeit, wobei die Prüfvorrichtung (1) einen Speicher (4) und zumindest einen Sensor (5) zur Erfassung zumindest einer Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine (2) aufweist und mithilfe von gemessenen Sensorwerten (32.1, 32.2, 32.3) ein Stabilitätswert der Sensorwerte (32.1, 32.2, 32.3) ermittelt wird, der ein Maß für eine Korrelation zwischen den Sensorwerten (32.1, 32.2, 32.3) ist.The invention relates to a method for operating a test apparatus (1) for checking an internal combustion engine (2) in real time, wherein the test apparatus (1) has a memory (4) and at least one sensor (5) for detecting at least one state variable of the internal combustion engine (2). and using measured sensor values (32.1, 32.2, 32.3) a stability value of the sensor values (32.1, 32.2, 32.3) is determined, which is a measure of a correlation between the sensor values (32.1, 32.2, 32.3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Prüfvorrichtung zur Überprüfung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Prüfvorrichtung einen Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine aufweist.The invention relates to a method for operating a test apparatus for checking an internal combustion engine, wherein the test apparatus has a sensor for detecting a state variable of the internal combustion engine.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben einer Prüfvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, mit welchem ein unnötig langer Betrieb der Prüfvorrichtung zur Prüfung der Verbrennungskraftmaschine verhindert werden kann.The object of the present invention is therefore to provide a method for operating a testing device for an internal combustion engine, with which an unnecessarily long operation of the testing device for testing the internal combustion engine can be prevented.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Prüfvorrichtung nach Anspruch 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved by a method according to claim 1 and a test device according to
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Betreiben einer Prüfvorrichtung zur Überprüfung einer Verbrennungskraftmaschine in Echtzeit vorgeschlagen. Die Prüfvorrichtung hat einen Speicher und zumindest einen Sensor zur Erfassung zumindest einer Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf. In einem ersten Schritt wird die Verbrennungskraftmaschine in einem Betriebspunkt betrieben. In einem zweiten Schritt werden mehrere Sensorwerte des Sensors in einem ersten Zeitraum gemessen. In einem dritten Schritt werden ein erster und/oder zweiter Stabilitätswert der Sensorwerte mit einer Berechnungsvorschrift bestimmt. Die Berechnungsvorschrift weist als variable Größen ausschließlich die gemessenen Sensorwerte auf, wobei der erste und/oder zweite Stabilitätswert ein Maß für eine Korrelation zwischen den Sensorwerten ist. In einem vierten Schritt wird geprüft, ob ein erstes und/oder zweites Stabilitätskriterium erfüllt ist. Das Prüfen erfolgt mithilfe des ersten und/oder zweiten Stabilitätswertes und unabhängig von einem Wert eines in Abhängigkeit der Verbrennungskraftmaschine einstellbaren Parameters zur Beeinflussung des ersten und/oder zweiten Stabilitätswertes und/oder des ersten und/oder zweiten Stabilitätskriteriums. In einem fünften Schritt wird eine Messung ausgelöst, wenn das erste und/oder zweite Stabilitätskriterium erfüllt ist, wobei bei der Messung zumindest einer der Sensorwerte und/oder ein mit dem Sensor gemessener weiterer Sensorwert zur Erfassung des Betriebspunktes als ein stationärer Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine in dem Speicher gespeichert wird.To solve this problem, a method for operating a test apparatus for checking an internal combustion engine in real time is proposed. The test apparatus has a memory and at least one sensor for detecting at least one state variable of the internal combustion engine. The method comprises the following steps. In a first step, the internal combustion engine is operated at an operating point. In a second step, a plurality of sensor values of the sensor are measured in a first time period. In a third step, a first and / or second stability value of the sensor values are determined using a calculation rule. The calculation rule has as variable variables exclusively the measured sensor values, the first and / or second stability value being a measure of a correlation between the sensor values. In a fourth step, it is checked whether a first and / or second stability criterion is fulfilled. The checking takes place with the aid of the first and / or second stability value and independently of a value of a parameter that can be set as a function of the internal combustion engine for influencing the first and / or second stability value and / or the first and / or second stability criterion. In a fifth step, a measurement is triggered if the first and / or second stability criterion is met, wherein at least one of the sensor values and / or a further sensor value measured with the sensor for detecting the operating point as a stationary operating point of the internal combustion engine in the Memory is stored.
Dadurch, dass die Berechnungsvorschrift ausschließlich die Sensorwerte als variable Größen aufweist, kann auf einen Einstellvorgang zum Anpassen der Prüfvorrichtung an die Verbrennungskraftmaschine verzichtet werden. Ein in Abhängigkeit der Verbrennungskraftmaschine einstellbarer Parameter zur Beeinflussung einer der beiden Stabilitätswerte und/oder einer der beiden Stabilitätskriterien kann im Sinne der Erfindung jeder Parameter sein, welcher dazu dient, die Berechnungsvorschrift oder das Prüfen der Stabilitätskriterien an die zu prüfende Verbrennungskraftmaschine anzupassen.Due to the fact that the calculation rule exclusively has the sensor values as variable variables, it is possible to dispense with a setting process for adapting the testing device to the internal combustion engine. A parameter which can be set as a function of the internal combustion engine for influencing one of the two stability values and / or one of the two stability criteria may in the sense of the invention be any parameter which serves to adapt the calculation specification or the testing of the stability criteria to the internal combustion engine to be tested.
Die Messung umfasst insbesondere auch ein Erfassen von weiteren Sensorwerten eines weiteren Sensors, der eine weitere Zustandsgröße der Verbrennungskraftmaschine misst. Die Messung kann ebenfalls ein Erfassen von Umgebungsbedingungen, wie eine Luftfeuchtigkeit, ein Umgebungsdruck und/oder eine Raumtemperatur umfassen. Insbesondere kann eine Einschwingphase, die mit einem Beginn des Betreibens der Verbrennungskraftmaschine in dem Betriebspunkt beginnt, beendet werden, wenn das erste und/oder zweite Stabilitätskriterium erfüllt ist. Bei der Messung können die Sensorwerte, der weitere Sensorwert und/oder weitere mit dem Sensor gemessene Sensorwerte zur Bestimmung eines stationären Messwertes verwendet werden. Beispielsweise kann der stationäre Messwert aus einem Mittelwert der weiteren Sensorwerte berechnet werden. Vorzugsweise kann der stationäre Betriebspunkt durch den stationären Messwert und weitere stationäre Messwerte, die mithilfe weiterer Sensoren nach dem vorgeschlagenen Verfahren gewonnen werden, beschrieben werden.In particular, the measurement also includes detecting further sensor values of a further sensor, which measures a further state variable of the internal combustion engine. The measurement may also include sensing environmental conditions such as humidity, ambient pressure, and / or room temperature. In particular, a transient phase, which begins with a start of operation of the internal combustion engine in the operating point, can be terminated if the first and / or second stability criterion is met. During the measurement, the sensor values, the further sensor value and / or further sensor values measured with the sensor can be used to determine a stationary measured value. For example, the stationary measured value can be calculated from an average value of the further sensor values. Preferably, the stationary operating point can be described by the stationary measured value and further stationary measured values, which are obtained by means of further sensors according to the proposed method.
Mit der Korrelation zwischen den Sensorwerten ist ein Zusammenhang zwischen den Sensorwerten gemeint, der mithilfe einer Funktion ohne einer Zufallsvariable beschreibbar ist. Die Funktion kann beispielsweise eine Gerade oder eine periodische Funktion sein, die eine aus den Sensorwerten gebildete Messreihe beschreibt. In jedem Fall ist mit der Korrelation nicht eine stochastische beziehungsweise zufällige Verteilung der Sensorwerte in dem ersten Zeitraum gemeint. Ein Maß für die zufällige Verteilung der Sensorwerte kann mit einer Standardabweichung der Sensorwerte von einem Mittelwert der Sensorwerte in dem ersten Zeitraum berechnet werden und wird in dem Stand der Technik als ein mögliches Qualitätsmerkmal einer Messreihe bezeichnet. Mit einem derartigen Qualitätsmerkmal kann jedoch keine Korrelation zwischen den Sensorwerten der Messreihe erfasst werden. The correlation between the sensor values means a relationship between the sensor values that can be described using a function without a random variable. The function may be, for example, a straight line or a periodic function which describes a measurement series formed from the sensor values. In any case, the correlation does not mean a stochastic distribution of the sensor values in the first period. A measure of the random distribution of the sensor values may be calculated with a standard deviation of the sensor values from an average of the sensor values in the first period and is referred to in the art as a possible quality characteristic of a series of measurements. With such a quality feature, however, no correlation between the sensor values of the measurement series can be detected.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass mithilfe der Bestimmung des ersten und/oder zweiten Stabilitätswertes eine zusätzliche Information über die Messreihe neben einem Qualitätsmerkmal gewonnen werden kann, beispielsweise wie hoch und/oder signifikant die Korrelation zwischen den Sensorwerten ist. Diese zusätzliche Information kann dazu verwendet werden, eine Entscheidung über ein Fortführen des Betreibens der Verbrennungskraftmaschine in dem Betriebspunkt und/oder über ein Auslösen der Messung der Verbrennungskraftmaschine zu treffen.The advantage of the method according to the invention is that with the determination of the first and / or second stability value, additional information about the measurement series can be obtained in addition to a quality feature, for example how high and / or significant the correlation between the sensor values is. This additional information can be used to make a decision about continuing to operate the internal combustion engine at the operating point and / or triggering the measurement of the internal combustion engine.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine in dem Betriebspunkt beendet, wenn das erste und/oder zweite Stabilitätskriterium erfüllt ist. Hierbei kann zwischen dem Beenden des Betreibens und einem Zeitpunkt, in dem das erste und/oder zweite Stabilitätskriterium erfüllt ist, eine Verzögerungszeit vergehen. Während der Verzögerungszeit kann beispielsweise die Messung durchgeführt werden.In an advantageous embodiment, the operation of the internal combustion engine is terminated at the operating point when the first and / or second stability criterion is met. In this case, a delay time may elapse between the termination of the operation and a point in time at which the first and / or second stability criterion is fulfilled. During the delay time, for example, the measurement can be performed.
Vorteilhaft kann das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine in dem Betriebspunkt auch dann beendet werden, wenn aufgrund einer Auswertung eines Wertes eines Qualitätsmerkmals, beispielsweise mithilfe einer Berechnung einer Varianz der Sensorwerte, allein dieser Betrieb nicht beendet werden würde. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn aufgrund des ersten Stabilitätswertes eine Korrelation der Sensorwerte erfasst wird, welche durch eine konstante Funktion beschrieben werden kann, und gleichzeitig eine über einer Vorgabe liegende Varianz der Sensorwerte detektiert wird. Würde lediglich die Varianz wie nach dem Stand der Technik ausgewertet werden, so würde in diesem Fall der Betrieb möglicherweise nicht abgebrochen werden. Oftmals kann jedoch in einem solchen Fall eine Verringerung der Varianz nicht erzielt werden, weil sich ein Gesamtsystem bestehend aus der Prüfvorrichtung und der Verbrennungskraftmaschine in einem eingeschwungenen Zustand befindet. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann daher verhindert werden, die Prüfvorrichtung unnötig lange bei demselben Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine zu betreiben.Advantageously, the operation of the internal combustion engine at the operating point can also be terminated if, on the basis of an evaluation of a value of a quality feature, for example by calculating a variance of the sensor values, this operation alone would not be terminated. This is especially useful if, due to the first stability value, a correlation of the sensor values is detected, which can be described by a constant function, and at the same time a variance of the sensor values lying above a specification is detected. If only the variance were evaluated as in the prior art, the operation might not be interrupted in this case. Often, however, a reduction in the variance can not be achieved in such a case, because an overall system consisting of the tester and the internal combustion engine is in a steady state. The proposed method can therefore be prevented from operating the test apparatus unnecessarily long at the same operating point of the internal combustion engine.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann die Messung ausgelöst werden, wenn eine über einer Vorgabe liegende Varianz der Sensorwerte detektiert wird und das erste und/oder zweite Stabilitätskriterium erfüllt sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine zeitliche Veränderung der Qualität der Messreihe sehr gering ist, aber die Sensorwerte keine Drift aufweisen. Somit kann verhindert werden, dass die Prüfvorrichtung unnötig lange betrieben wird, wenn keine Verbesserung der Qualität der Messreihe zu erwarten ist.With the proposed method, the measurement can be triggered if a variance of the sensor values lying above a specification is detected and the first and / or second stability criterion are met. This is particularly advantageous if a change in the quality of the series of measurements over time is very small, but the sensor values have no drift. Thus, it can be prevented that the test apparatus is operated unnecessarily long, if no improvement in the quality of the measurement series is to be expected.
Das vorgeschlagene Verfahren hat weiterhin den Vorteil, dass benutzerdefinierte Eingaben nicht notwendig sind und deshalb eine Dauer des Verfahrens von einem Wissen eines Benutzers unabhängig ist. Dies wird dadurch bewirkt, dass der erste beziehungsweise der zweite Stabilitätswert unabhängig von einem Wert eines in Abhängigkeit der Verbrennungskraftmaschine einstellbaren Parameters zur Beeinflussung des ersten und/oder zweiten Stabilitätswertes oder des ersten und/oder zweiten Stabilitätskriteriums bestimmt wird.The proposed method further has the advantage that user-defined inputs are not necessary and therefore a duration of the method is independent of a user's knowledge. This is achieved by determining the first or the second stability value independently of a value of a parameter that can be set as a function of the internal combustion engine for influencing the first and / or second stability value or the first and / or second stability criterion.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mit den Sensorwerten eine zeitabhängige erste Funktion zur Beschreibung eines zeitlichen Verlaufs der Sensorwerte in dem ersten Zeitraum approximiert und zu jeweils einem der Sensorwerte ein korrespondierender Funktionswert mit der ersten Funktion ermittelt wird. Der erste Stabilitätswert kann in dieser Ausgestaltung eine Steigung der ersten Funktion sein. Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann vorsehen, dass der erste und/oder zweite Stabilitätswert in Abhängigkeit von einer ersten Summe, welche Differenzen zwischen jeweils einem der Sensorwerte und dem zu dem Sensorwert korrespondierenden Funktionswert aufweist, ermittelt wird.In an advantageous embodiment, it is provided that the sensor values are used to approximate a time-dependent first function for describing a time profile of the sensor values in the first time period and to determine a corresponding function value with the first function for one of the sensor values. The first stability value may be a slope of the first function in this embodiment. A refinement of this refinement can provide that the first and / or second stability value is determined as a function of a first sum which has differences between in each case one of the sensor values and the function value corresponding to the sensor value.
Die erste Funktion kann durch ein Regressionsverfahren ermittelt werden. Weiterhin kann die erste Funktion durch ein Modell beschrieben werden, welches einzelne Unterfunktionen hat. Das Modell ist bevorzugt linear oder quadratisch von der Zeit abhängig, wie zum Beispiel ein lineares Polynommodell. Dies hat den Vorteil, dass die Approximation der ersten Funktion mit dem Modell in Echtzeit durchgeführt werden kann.The first function can be determined by a regression method. Furthermore, the first function may be described by a model having individual subfunctions. The model is preferably linear or quadratic dependent on time, such as a linear polynomial model. This has the advantage that the approximation of the first function with the model can be performed in real time.
Vorteilhafterweise kann überprüft werden, ob die Sensorwerte während des ersten Zeitraums zunehmend von einem Verlauf einer konstanten Funktion in dem ersten Zeitraum abweichen, d. h. die Sensorwerte eine Drift aufweisen. Je höher die Steigung der ersten Funktion ist, desto höher kann die Drift der Sensorwerte sein. Advantageously, it can be checked whether the sensor values during the first time period increasingly deviate from a course of a constant function in the first time period, ie the sensor values have a drift. The higher the slope of the first function, the higher the drift of the sensor values can be.
Der Vorteil, die erste Funktion mit den Sensorwerten zu approximieren, besteht darin, dass mithilfe von Parametern, die die erste Funktion beschreiben, wie zum Beispiel die Steigung, die Korrelation zwischen den Sensorwerten quantitativ ermittelt werden kann.The advantage of approximating the first function with the sensor values is that using parameters describing the first function, such as slope, the correlation between the sensor values can be quantified.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der erste Stabilitätswert in Abhängigkeit von einer zweiten Summe, welche Differenzen zwischen jeweils einem der Sensorwerte und einem Mittelwert der Sensorwerte aufweist, ermittelt. Die zweite Summe stellt ein Maß für eine Streuung der Sensorwerte, d. h. ein Kriterium zur Bestimmung einer Qualität der Messreihe dar. In einer Variante kann die erste Summe mit der zweiten Summe verglichen werden. Dabei kann der erste Stabilitätswert aus einem Quotienten der ersten und der zweiten Summe gebildet werden. Vorteilhaft wird der erste Stabilitätswert für einen Zeitraum j, insbesondere für den ersten Zeitraum, entsprechend der folgenden Berechnungsvorschrift ermittelt: wobei eine erste mittlere quadratische Abweichung MSj,model der Sensorwerte yj+i bezogen auf die jeweiligen korrespondierenden Funktionswerte ŷj+i in Abhängigkeit der ersten Summe aus den jeweiligen Quadraten der Differenzen zwischen einem der Sensorwerte yj+i und einem zu dem jeweiligen Sensorwert korrespondierenden Funktionswert ŷj+i gebildet wird. Vor dem ersten Zeitraum, in oder nach welchem das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine bevorzugt beendet wird, können weitere Zeiträume liegen, in denen weitere Sensorwerte gemessen wurden.In an advantageous development, the first stability value is determined as a function of a second sum, which has differences between in each case one of the sensor values and an average value of the sensor values. The second sum represents a measure of a scattering of the sensor values, ie a criterion for determining a quality of the measurement series. In one variant, the first sum can be compared with the second sum. In this case, the first stability value can be formed from a quotient of the first and the second sum. The first stability value becomes advantageous for a period of time j, in particular for the first period, determined in accordance with the following calculation rule: wherein a first mean square deviation MS j, model of the sensor values y j + i relative to the respective corresponding function values ŷ j + i as a function of the first sum of the respective squares of the differences between one of the sensor values y j + i and one to the respective Sensor value corresponding function value ŷ j + i is formed. Before the first period, in or after which the operation of the internal combustion engine is preferably ended, there may be further periods during which further sensor values were measured.
Der erste Index j bezeichnet eine Nummer eines Zeitraums, wobei für einen anfänglichen Zeitraum der erste Index den Wert null, für den danach folgenden den Wert eins und für den ersten Zeitraum vorzugsweise den Maximalwert von j annimmt. Der zweite Index i bezeichnet eine Nummer eines erfassten Sensorwertes in dem Zeitraum j, wobei der zweite Index für den ersten Sensorwert in einem Zeitraum j den Wert eins annimmt. Dies bedeutet, dass dieselbe Messung einer der Sensorwerte für eine Berechnung von ersten Stabilitätswerten in unterschiedlichen sich überlappenden Zeiträumen verwendet werden kann.The first index j denotes a number of a period, wherein for an initial period of time the first index assumes the value zero, the value following thereafter the value of one and, for the first period, preferably the maximum value of j. The second index i denotes a number of a detected sensor value in the period j, wherein the second index for the first sensor value in a period j takes the value one. This means that the same measurement of one of the sensor values can be used for a calculation of first stability values in different overlapping time periods.
Aus der ersten Summe wird durch ein Dividieren der ersten Summe durch eine Differenz zwischen einer Anzahl n der gemessenen Sensorwerte in einem Zeitraum j und einer Anzahl von Freiheitsgraden dfmodel des Modells die erste mittlere quadratische Abweichung MSj,model errechnet. Ist die erste Funktion konstant, linear oder quadratisch, so ist die Anzahl der Freiheitsgrade dfmodel entsprechend gleich eins, zwei beziehungsweise drei.From the first sum, the first mean square deviation MS j, model is calculated by dividing the first sum by a difference between a number n of the measured sensor values in a period j and a number of degrees of freedom df model of the model. If the first function is constant, linear or quadratic, the number of degrees of freedom df model is correspondingly equal to one, two or three.
Der erste Stabilitätswert für einen Zeitraum j, insbesondere für den ersten Zeitraum, wird bevorzugt aus einem Quotienten aus der ersten mittleren quadratischen Abweichung MSj,model und einer zweiten mittleren quadratischen Abweichung MSJ,data der Sensorwerte yj+i des Zeitraums j bezogen auf den Mittelwert
Die zweite mittlere quadratische Abweichung MSj,data wird in Abhängigkeit der zweiten Summe aus den jeweiligen Quadraten der Differenzen zwischen jeweils einem der Sensorwerte yj+i und dem Mittelwert der Sensorwerte
Durch den Vergleich der ersten mit der zweiten Summe, insbesondere mithilfe des ersten Stabilitätswertes, kann eine Signifikanz der erfassten Drift der Sensorwerte in Abhängigkeit von der Streuung der Sensorwerte ermittelt werden. Je geringer die Streuung ist, desto signifikanter kann eine Drift der Sensorwerte mit dem ersten Stabilitätswert erfasst werden. Mit dem ersten Stabilitätswert kann überprüft werden, ob Residuen zwischen Sensorwerten und den korrespondierenden Funktionswerten im ersten Zeitraum signifikant unterschiedlich zu Residuen zwischen den Sensorwerten und dem Mittelwert der Sensorwerte sind.By comparing the first with the second sum, in particular with the aid of the first stability value, a significance of the detected drift of the sensor values as a function of the scatter of the sensor values can be determined. The lower the scatter, the more significant a drift of the sensor values can be detected with the first stability value. With the first stability value can be checked if Residues between sensor values and the corresponding function values in the first period are significantly different to residuals between the sensor values and the mean value of the sensor values.
Vorteilhafterweise wird mithilfe eines statistischen Testverfahrens, wie zum Beispiel eines F-Testverfahrens, überprüft, ob das erste Stabilitätskriterium erfüllt ist. Wird das F-Testverfahren angewandt, so kann als Nullhypothese angenommen werden, dass die Sensorwerte derartige Werte über dem ersten Zeitraum annehmen, wie sie eine Funktion aus einer Summe aus einem konstanten Wert und einem über dem ersten Zeitraum gaußverteiltem Rauschanteil aufweist. Unter Annahme dieser Nullhypothese kann eine Wahrscheinlichkeitsverteilung ermittelt werden, welche für beliebige Werte des ersten Stabilitätswertes jeweils eine Wahrscheinlichkeit angibt. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung kann eine Fisher-Verteilung, d. h. F-Verteilung, sein. Die F-Verteilung hängt von der Anzahl der Freiheitsgrade dfmodel des Modells und einer Anzahl der Freiheitsgrade n – 1 bei der Bestimmung der zweiten mittleren quadratischen Abweichung MSj,data ab.Advantageously, a statistical test method, such as an F-test method, is used to check whether the first stability criterion has been met. If the F-test method is used, it can be assumed as a null hypothesis that the sensor values assume such values over the first time period as has a function of a sum of a constant value and a Gaussian distributed over the first time period. Assuming this null hypothesis, a probability distribution can be determined, which for any values of the first stability value each indicates a probability. The probability distribution can be a Fisher distribution, ie F distribution. The F-distribution depends on the number of degrees of freedom df model of the model and a number of degrees of freedom n-1 in the determination of the second mean-square deviation MS j, data .
Wird mit dem vorgeschlagenen Verfahren für den ersten Stabilitätswert ein erster Wert nach einer der oben beschriebenen Varianten ermittelt, so kann anhand der Wahrscheinlichkeitsverteilung eine erste Wahrscheinlichkeit dafür bestimmt werden, dass der erste Stabilitätswert den ersten Wert annimmt, wenn die Nullhypothese gelten soll. Liegt die erste Wahrscheinlichkeit unter einer in dem Speicher gespeicherten ersten Schranke, beispielsweise im Wert von 0,01, so wird angenommen, dass die Nullhypothese nicht gilt. In diesem Fall gilt das erste Stabilitätskriterium als nicht erfüllt. Im anderen Fall ist das erste Stabilitätskriterium erfüllt.If a first value according to one of the variants described above is determined with the proposed method for the first stability value, then using the probability distribution a first probability can be determined for the first stability value to assume the first value if the null hypothesis is to apply. If the first probability lies below a first barrier stored in the memory, for example in the value of 0.01, then it is assumed that the null hypothesis does not hold. In this case the first stability criterion is considered not fulfilled. In the other case, the first stability criterion is fulfilled.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der erste Stabilitätswert nach einer der oben beschriebenen Varianten ermittelt wird und ein Vergleich des ersten Stabilitätswertes mit einem konstanten ersten Vergleichswert, beispielsweise 0,95, durchgeführt wird. Anhand eines Ergebnisses des Vergleiches wird überprüft, ob das erste Stabilitätskriterium erfüllt ist. So kann das erste Stabilitätskriterium beispielsweise als erfüllt gelten, wenn der erste Stabilitätswert größer oder gleich 0,95 ist.A further embodiment provides that the first stability value is determined according to one of the variants described above and a comparison of the first stability value with a constant first comparison value, for example 0.95, is carried out. On the basis of a result of the comparison, it is checked whether the first stability criterion is fulfilled. For example, the first stability criterion may be considered satisfied if the first stability value is greater than or equal to 0.95.
In einer vorteilhaften Variante wird in Abhängigkeit von einer dritten Summe, welche Differenzen zwischen jeweils zwei der Sensorwerte, welche unmittelbar aufeinander folgen, aufweist, der zweite Stabilitätswert bestimmt. Eine Weiterbildung dieser Variante sieht vor, dass der zweite Stabilitätswert in Abhängigkeit der ersten und der dritten Summe bestimmt wird.In an advantageous variant, depending on a third sum, which has differences between in each case two of the sensor values which follow one another directly, the second stability value is determined. A development of this variant provides that the second stability value is determined as a function of the first and the third sum.
Vorteilhaft wird der zweite Stabilitätswert für einen Zeitraum j, insbesondere für den ersten Zeitraum, aus einem Quotienten mit der ersten mittleren quadratischen Abweichung MSj,model als Dividend und einer reduzierten quadratischen Varianz MSj,diff aus den Differenzen der unmittelbar aufeinander folgenden Sensorwerte yj+i und yj+i+1 als Divisor entsprechend der folgenden Berechnungsvorschrift berechnet: wobei die reduzierte quadratische Varianz MSj,diff in Abhängigkeit der dritten Summe aus den jeweiligen Quadraten der Differenzen zwischen einem ersten Sensorwert yj+i und einem unmittelbar auf den ersten Sensorwert zeitlich folgenden zweiten Sensorwert yj+i+1 gebildet wird. Aus der dritten Summe wird durch ein Dividieren der dritten Summe durch die doppelte Differenz zwischen der Anzahl n der Sensorwerte in einem Zeitraum j und eins die reduzierte quadratische Varianz MSj,diff errechnet.The second stability value becomes advantageous for a period j, in particular for the first period, from a quotient with the first mean square deviation MS j, model as a dividend and a reduced quadratic variance MS j, diff from the differences of the immediately successive sensor values y j + i and y j + i + 1 is calculated as a divisor according to the following calculation rule: wherein the reduced quadratic variance MS j, diff is formed as a function of the third sum from the respective squares of the differences between a first sensor value y j + i and a second sensor value y j + i + 1 which follows immediately after the first sensor value. From the third sum, the reduced quadratic variance MS j, diff is calculated by dividing the third sum by the double difference between the number n of the sensor values in a time period j and one.
In gleicher Weise wie für den ersten Stabilitätswert kann mithilfe des F-Testverfahrens überprüft werden, ob das zu dem zweiten Stabilitätswert korrespondierende zweite Stabilitätskriterium erfüllt ist. Hierbei wird bevorzugt dieselbe Nullhypothese verwendet und eine zweite Wahrscheinlichkeit für den berechneten Wert des zweiten Stabilitätswertes unter der Annahme der Nullhypothese ermittelt. Liegt die zweite Wahrscheinlichkeit unter einer in dem Speicher gespeicherten zweiten Schranke, beispielsweise im Wert von 0,01, so wird angenommen, dass die Nullhypothese nicht gilt. In diesem Fall gilt das zweite Stabilitätskriterium als nicht erfüllt. Im anderen Fall ist das zweite Stabilitätskriterium erfüllt.In the same way as for the first stability value, it can be checked by means of the F-test method whether the second stability criterion corresponding to the second stability value is fulfilled. In this case, the same null hypothesis is preferably used and a second probability for the calculated value of the second stability value is determined on the assumption of the null hypothesis. If the second probability lies below a second barrier stored in the memory, for example in the value of 0.01, it is assumed that the null hypothesis does not hold. In this case the second stability criterion is considered not fulfilled. In the other case, the second stability criterion is met.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Vergleich des zweiten Stabilitätswertes mit einem konstanten zweiten Vergleichswert durchgeführt wird. Anhand eines Ergebnisses des Vergleiches wird überprüft, ob das zweite Stabilitätskriterium erfüllt ist. So kann das zweite Stabilitätskriterium beispielsweise als erfüllt gelten, wenn der zweite Stabilitätswert größer oder gleich 250 ist. Der zweite Vergleichswert ist bevorzugt deutlich größer als eins. Dies hat den Vorteil, dass das zweite Stabilitätskriterium auch dann als erfüllt gilt, wenn lediglich nur noch vergleichsweise kleine Schwankungen der Sensorwerte auftreten.Alternatively it can be provided that a comparison of the second stability value is carried out with a constant second comparison value. On the basis of a result of the comparison, it is checked whether the second stability criterion is fulfilled. For example, the second stability criterion may be considered satisfied if the second stability value is greater than or equal to 250. The second comparison value is preferably significantly greater than one. This has the advantage that the second stability criterion is satisfied even if only comparatively small fluctuations in the sensor values occur.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der zweite Stabilitätswert für einen Zeitraum j, insbesondere für den ersten Zeitraum, aus einem Quotienten mit der ersten mittleren quadratischen Abweichung MSj,model als Divisor und der reduzierten quadratischen Varianz MSj,diff als Dividend entsprechend der folgenden Berechnungsvorschrift berechnet: In a further embodiment, the second stability value for a period j, in particular for the first period, from a quotient with the first mean square deviation MS j, model as divisor and the reduced quadratic variance MS j, diff calculated as a dividend according to the following calculation rule:
Bei dieser Ausgestaltung ist das zweite Stabilitätskriterium vorzugsweise dann erfüllt, wenn der zweite Stabilitätswert kleiner oder gleich 0,004 ist.In this embodiment, the second stability criterion is preferably met when the second stability value is less than or equal to 0.004.
Der erste und der zweite Vergleichswert sind jeweils unabhängig von einem Wert eines in Abhängigkeit eines Prüflings, wie der Verbrennungskraftmaschine, einstellbaren Parameters zur Beeinflussung des ersten oder zweiten Stabilitätswertes oder des ersten oder zweiten Stabilitätskriteriums. Bevorzugt sind der erste und/oder der zweite Vergleichswert vom Prüfling und von der Prüfvorrichtung unabhängige Werte, d. h. universell geltende Größen.The first and second comparison values are each independent of a value of a parameter that can be set as a function of a test object, such as the internal combustion engine, for influencing the first or second stability value or the first or second stability criterion. The first and / or the second comparison value are preferably values which are independent of the test object and of the test apparatus, ie. H. universally accepted sizes.
Dadurch, dass der zweite Stabilitätswert in Abhängigkeit der dritten Summe gebildet wird, kann mithilfe des zweiten Stabilitätswertes eine zusätzliche Information über die Messreihe bezüglich einer Korrelation von benachbarten, insbesondere unmittelbar benachbarten, Sensorwerten der Messreihe gewonnen werden. Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Verwendung der reduzierten quadratischen Varianz ergibt, ist der folgende. Die reduzierte quadratische Varianz kann als korrekter Schätzwert für eine quadratische Varianz für ein quadriertes reines Rauschsignal um einen konstanten Wert betrachtet werden, wenn die Sensorwerte keine Korrelation aufweisen. Sind die Sensorwerte jedoch korreliert, so weicht die reduzierte quadratische Varianz von der quadratischen Varianz ab, wodurch eine Veränderung des zweiten Stabilitätswertes bewirkt wird.Because the second stability value is formed as a function of the third sum, additional information about the measurement series relating to a correlation of adjacent, in particular directly adjacent, sensor values of the measurement series can be obtained with the aid of the second stability value. Another advantage that results from using the reduced squared variance is the following. The reduced quadratic variance can be considered to be a correct estimate of a quadratic variance for a squared pure noise signal by a constant value if the sensor values are not correlated. However, if the sensor values are correlated, the reduced quadratic variance deviates from the quadratic variance, causing a change in the second stability value.
Während mit dem ersten Stabilitätswert, insbesondere mithilfe der ersten Funktion, eine Information über einen approximierten Verlauf der Sensorwerte während des ersten Zeitraums gewonnen werden kann, so ist es möglich, dass mithilfe des zweiten Stabilitätswertes vorzugsweise sämtliche vorhandenen Korrelationen zwischen unmittelbar benachbarten Sensorwerten erfasst werden. Aus diesem Grund ist es möglich, mit dem zweiten Stabilitätswert einen schwingungsartigen Verlauf der Sensorwerte in dem ersten Zeitraum zu erfassen. Bei der Berechnung des ersten Stabilitätswertes kann bei einem schwingungsartigen Verlauf der Sensorwerte um einen konstanten Wert die Schwingung möglicherweise nicht erfasst werden. Ein derartiger Verlauf kann beispielsweise durch einen schwingenden Regelkreis, bei welchem die Sensorwerte Ist-Werte sind, hervorgerufen werden. Vorteilhafterweise wird ein Warnsignal ausgegeben, wenn das zweite Stabilitätskriterium nicht erfüllt ist.While with the first stability value, in particular with the aid of the first function, information about an approximated course of the sensor values during the first time period can be obtained, it is possible that the second stability value can be used to detect preferably all existing correlations between directly adjacent sensor values. For this reason, it is possible with the second stability value to detect a vibration-like course of the sensor values in the first time period. When calculating the first stability value, the oscillation may possibly not be detected in the case of a vibration-like progression of the sensor values by a constant value. Such a course can, for example, be caused by a swinging control loop, in which the sensor values are actual values. Advantageously, a warning signal is output if the second stability criterion is not met.
Alternativ kann der zweite Stabilitätswert aus einem Quotienten mit einem konstanten zweiten Wert als Dividend und der reduzierten quadratischen Varianz MSj,diff als Divisor berechnet werden. Dadurch geht die erste Summe nicht in die Berechnung des zweiten Stabilitätswertes mit ein. Dies hat den Vorteil, dass für den Fall, dass eine sehr geringe Streuung der Sensorwerte vorliegt und die erste Summe gegen einen Wert von null geht, der zweite Stabilitätswert ebenfalls nicht gegen null geht. Somit kann auch bei einer sehr geringen Streuung eine Korrelation der Sensorwerte erfasst werden. Des Weiteren kann eine Berechnung des zweiten Stabilitätswertes nach dieser Alternative möglicherweise schneller als eine Berechnung des ersten Stabilitätswertes durchgeführt werden, da eine Approximation der ersten Funktion nicht erforderlich ist und dadurch Rechenzeit eingespart werden kann. Insbesondere, wenn auf mehreren Kanälen der Prüfvorrichtung Sensorwerte von mehreren Sensoren erfasst werden, kann diese Alternative unter Umständen erst ermöglichen, dass das vorgeschlagene Verfahren echtzeitfähig ist.Alternatively, the second stability value can be calculated from a quotient with a constant second value as a dividend and the reduced squared variance MS j, diff as a divisor. As a result, the first sum is not included in the calculation of the second stability value. This has the advantage that in the event that there is a very slight scattering of the sensor values and the first sum approaches a value of zero, the second stability value likewise does not approach zero. Thus, a correlation of the sensor values can be detected even with a very small scattering. Furthermore, a calculation of the second stability value according to this alternative can possibly be carried out faster than a calculation of the first stability value, since an approximation of the first function is not necessary and thus computing time can be saved. In particular, if sensor values from a plurality of sensors are detected on a plurality of channels of the test apparatus, this alternative may allow the proposed method to have real-time capability.
Das zweite Stabilitätskriterium gemäß dieser Alternative gilt bevorzugt dann als erfüllt, wenn der zweite Stabilitätswert für eine im Speicher fest gespeicherte Zeit größer als eine dritte Schranke ist. Die dritte Schranke nimmt vorzugsweise einen Wert im Bereich von eintausend bis zehntausend, vorzugsweise den Wert zweitausend, an. Die fest gespeicherte Zeit nimmt vorzugsweise einen Wert im Bereich von zehn bis fünfzig Sekunden, vorzugsweise den Wert dreißig Sekunden, an.The second stability criterion according to this alternative is preferably satisfied when the second stability value for a time permanently stored in the memory is greater than a third barrier. The third bound preferably assumes a value in the range of one thousand to ten thousand, preferably the value two thousand. The fixed time preferably assumes a value in the range of ten to fifty seconds, preferably thirty seconds.
Möglich ist auch, dass der Dividend der zweite Wert oder die erste mittlere quadratische Abweichung MSj,model ist, je nachdem, welcher der beiden Werte größer ist. Eine Überprüfung des zweiten Stabilitätskriteriums kann je nachdem, welcher der beiden Werte größer ist, nach den oben beschriebenen unterschiedlichen Arten erfolgen.It is also possible that the dividend is the second value or the first mean square deviation MS j, model , depending on which of the two values is greater. A check of the second stability criterion can be made according to which of the two values is greater, according to the different types described above.
Vorteilhafterweise können mit dem zweiten Stabilitätswert Schwingungen der Sensorwerte ab einer unteren Grenzfrequenz, die von einer Dauer des ersten Zeitraums abhängt, erfasst werden. In einer Variante kann eine Dauer von aufeinander folgenden Zeiträumen j verändert werden, um die untere Grenzfrequenz zu verändern und einen Frequenzbereich der erfassbaren Schwingungen zu erhöhen. Der Frequenzbereich ist durch eine obere Grenzfrequenz begrenzt, die von einer Abtastrate, mit der die Sensorwerte erfasst werden, abhängt. Advantageously, with the second stability value, vibrations of the sensor values can be detected from a lower limit frequency, which depends on a duration of the first time period. In a variant, a duration of successive time periods j can be changed in order to change the lower limit frequency and to increase a frequency range of the detectable oscillations. The frequency range is limited by an upper limit frequency, which depends on a sampling rate at which the sensor values are detected.
In einer weiteren Ausgestaltung wird ein dritter Stabilitätswert aus einer Varianz der Sensorwerte in dem ersten Zeitraum und einer Varianz der Sensorwerte in einem vor dem ersten liegenden zweiten Zeitraum bestimmt. Bei dieser Ausgestaltung ist der dritte Stabilitätswert ist ein Maß für ein Unterschied der beiden Varianzen. Der dritte Stabilitätswert wird bevorzugt aus einer Wurzel eines Quotienten, der die zweite mittlere quadratische Abweichung MS2,data des zweiten Zeitraums als Dividend und die zweite mittlere quadratische Abweichung MS1,data des ersten Zeitraums als Divisor aufweist, berechnet. Die zweite mittlere quadratische Abweichung MS2,data des zweiten Zeitraums und die zweite mittlere quadratische Abweichung MS1,data des ersten Zeitraums können jeweils als Schätzwert für die quadratische Varianz
Liegt der dritte Stabilitätswert zwischen einer unteren und einer oberen Grenze, so ist ein drittes Stabilitätskriterium erfüllt. Die untere und die obere Grenze sind in dem Speicher gespeichert und vorzugsweise nicht veränderbar, insbesondere von der zu prüfenden Verbrennungskraftmaschine unabhängig. Das dritte Stabilitätskriterium kann entsprechend folgender Formel überprüft werden: wobei die untere und die obere Grenze bevorzugt durch einen festen Wert rMSStable beschrieben werden. Der feste Wert rMSStable ist vorzugsweise etwa gleich 1,1.If the third stability value lies between a lower and an upper limit, a third stability criterion is satisfied. The lower and upper limits are stored in the memory and preferably not changeable, in particular independent of the internal combustion engine to be tested. The third stability criterion can be checked according to the following formula: the lower and upper limits are preferably described by a fixed value r MSStable . The fixed value r MSStable is preferably about 1.1.
Mithilfe des dritten Stabilitätswertes kann die Messreihe als stabil bewertet werden, wenn eine zeitliche Änderung der Varianzen von Sensorwerten von zeitlich aufeinander folgenden Zeiträumen unter einem Schwellwert liegt. Je größer ein zeitlicher Versatz der Zeiträume ist, beispielsweise dreißig Sekunden, umso besser kann eine Veränderung der Varianzen erfasst werden. Vorzugsweise wird der zeitliche Versatz bei mehrfacher Berechnung des dritten Stabilitätswertes verändert.Using the third stability value, the measurement series can be assessed as stable if a temporal change in the variances of sensor values of chronologically consecutive periods is below a threshold value. The greater a time offset of the time periods, for example thirty seconds, the better a change in the variances can be detected. Preferably, the time offset is changed with multiple calculation of the third stability value.
Dadurch, dass der dritte Stabilitätswert nur durch die Sensorwerte des ersten und zweiten Zeitraums veränderbar ist, kann bei einer Verwendung dieses Stabilitätswertes ebenfalls auf eine Anpassung der Prüfvorrichtung bei einem Wechsel der Verbrennungskraftmaschine verzichtet werden.Due to the fact that the third stability value can only be changed by the sensor values of the first and second time periods, when using this stability value it is also possible to dispense with an adaptation of the testing device when changing the internal combustion engine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit einer Differenz zwischen dem Mittelwert
Die vierte Schranke wird vorteilhaft aus einem Produkt aus einer maximalen Auflösung Δytol des Sensors, beispielsweise siebzehn Gramm pro Sekunde, und einem Faktor rtol gebildet, wobei die Auflösung und der Faktor in dem Speicher gespeichert sind und unabhängig von der Verbrennungskraftmaschine sind. Der zu dem Sensorwert korrespondierende Funktionswert ŷmodel kann mit der ersten Funktion ermittelt werden.The fourth barrier is advantageously formed from a product of a maximum resolution Δy tol of the sensor, for example seventeen grams per second, and a factor r tol , the resolution and the factor being stored in the memory and being independent of the internal combustion engine. The function value ŷ model corresponding to the sensor value can be determined with the first function.
Besonders vorteilhaft wird der korrespondierende Funktionswert ŷmodel mit einer dritten Funktion berechnet. Die dritte Funktion wird bevorzugt mithilfe von Sensorwerten, welche in einem vor dem ersten Zeitraum beginnenden vierten Zeitraum erfasst werden, approximiert. Somit können Informationen der Sensorwerte des ersten Zeitraums mit Informationen der Sensorwerte verglichen werden, die vor Beginn des ersten Zeitraums erfasst werden und in Form der approximierten dritten Funktion vorliegen.Particularly advantageously, the corresponding function value ŷ model is calculated with a third function. The third function is preferably approximated using sensor values which are acquired in a fourth period beginning before the first period. Thus, information of the sensor values of the first time period can be compared with information of the sensor values, which are acquired before the start of the first time period and in the form of the approximated third function.
Es ist möglich, dass erste Stabilitätskriterium erfüllt und das vierte Stabilitätskriterium nicht erfüllt ist. Dies kann dann vorkommen, wenn bei der Bestimmung des ersten Stabilitätskriteriums zwar ein Modell zur Beschreibung der ersten Funktion gebildet werden kann, aber dieses nicht signifikant ist, d. h. der erste Stabilitätswert weicht so wenig von dem Wert eins ab, dass insbesondere die Nullhypothese nicht mit zufriedenstellender Sicherheit verworfen werden kann. In einem solchen Fall kann das vierte Stabilitätskriterium trotzdem als nicht erfüllt gelten, weil aufgrund eines aktuellen Sensorwertes das Modell derart automatisch verändert werden kann, dass die Differenz zwischen dem Mittelwert der Sensorwerte und dem zu dem aktuellen Sensorwert korrespondierenden Funktionswert die vierte Schranke übersteigt. Die Verwendung des vierten Stabilitätskriteriums kann eine Genauigkeit einer Information über die Stabilität der Sensorwert somit noch weiter erhöhen. It is possible that the first stability criterion is fulfilled and the fourth stability criterion is not met. This can happen if a model for describing the first function can be formed in the determination of the first stability criterion, but this is not significant, ie the first stability value deviates so little from the value one that the null hypothesis in particular is not satisfactory Safety can be discarded. In such a case, however, the fourth stability criterion can still be considered as not satisfied because, due to a current sensor value, the model can be changed automatically such that the difference between the mean value of the sensor values and the function value corresponding to the current sensor value exceeds the fourth limit. The use of the fourth stability criterion can thus further increase accuracy of information about the stability of the sensor value.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird in Abhängigkeit eines mittleren Fehlers
Der konstante Wert rref ist unabhängig von einem Wert eines in Abhängigkeit der Verbrennungskraftmaschine einstellbaren Parameters. Der Wert rref ist bevorzugt gleich zehn. Eine Verwendung des fünften Kriteriums hat den Vorteil, dass bei einem geringen mittleren Fehler erkannt werden kann, ob der Mittelwert der Sensorwerte von dem Sollwert oder von einem schwankenden Sollwert abweicht. Würde hingegen lediglich ein Qualitätskriterium, wie zum Beispiel die Standardabweichung der Sollwerte, verwendet werden, so könnte eine solche Abweichung nicht erfasst werden. Deshalb wird das fünfte Kriterium bevorzugt zusätzlich zu dem ersten, zweiten und/oder dritten Stabilitätskriterium überprüft.The constant value r ref is independent of a value of a parameter which can be set as a function of the internal combustion engine. The value r ref is preferably equal to ten. A use of the fifth criterion has the advantage that, with a low mean error, it can be detected whether the mean value of the sensor values deviates from the desired value or from a fluctuating desired value. On the other hand, if only one quality criterion were used, such as the standard deviation of the target values, then such a deviation could not be detected. Therefore, the fifth criterion is preferably checked in addition to the first, second and / or third stability criterion.
Ein schwankender Sollwert kann beispielsweise durch ein komplexes Regelsystem mit mehreren Reglern verursacht werden. Beispielsweise kann ein NOx-Emmissionswert als Sollwert aufgrund einer Variation einer Stellung eines Aktuators eines Abgasrückführungsventils schwanken. Mit dem fünften Kriterium kann bevorzugt überprüft werden, wie stark eine Abweichung der Sensorwerte vom Sollwert von zufälligen Signalanteilen, wie zum Beispiel ein schwankender Messwert oder ein weiterer schwankender Sollwert, abhängt.A fluctuating setpoint, for example, can be caused by a complex control system with multiple controllers. For example, a NO x -Emmissionswert vary as a target value due to a variation of a position of an actuator of an exhaust gas recirculation valve. The fifth criterion can preferably be used to check how strongly a deviation of the sensor values from the nominal value of random signal components, such as, for example, a fluctuating measured value or a further fluctuating setpoint value, depends.
Vorteilhafterweise wird geprüft, ob das erste und/oder zweite und das dritte und/oder vierte Stabilitätskriterium für eine im Speicher gespeicherte Zeitspanne erfüllt ist. Die Zeitspanne beträgt vorzugsweise drei bis vier Sekunden. Ist das erste und/oder zweite und das dritte und/oder vierte Stabilitätskriterium für die Zeitspanne erfüllt, wird die Messung ausgelöst. Dadurch, dass zumindest zwei Stabilitätskriterien gleichzeitig während der Zeitspanne erfüllt sein müssen, kann bei dieser Ausgestaltung die Prüfung der Stabilität der Sensorwerte genauer erfolgen.Advantageously, it is checked whether the first and / or second and the third and / or fourth stability criterion for a stored in the memory period is met. The period of time is preferably three to four seconds. If the first and / or second and the third and / or fourth stability criterion for the period of time is met, the measurement is triggered. Due to the fact that at least two stability criteria have to be fulfilled simultaneously during the time span, the stability of the sensor values can be checked more accurately in this embodiment.
Besonders vorteilhaft wird die Messung ausgelöst, wenn zumindest das erste und/oder zweite Stabilitätskriterium und ein Qualitätskriterium, welches die Qualität der Messreihe beschreibt, erfüllt sind. Das Qualitätskriterium kann eine Standardabweichung der Sensorwerte von dem Mittelwert der Sensorwerte in dem ersten Zeitraum sein. Dadurch kann überprüft werden, ob zum einen der Verlauf der Sensorwerte in dem ersten Zeitraum stabil ist und zum anderen die Sensorwerte ein geringes Rauschen aufweisen, und bei Erfüllung beider Kriterien die Messung ausgelöst werden.Particularly advantageously, the measurement is triggered if at least the first and / or second stability criterion and a quality criterion which describes the quality of the measurement series are fulfilled. The quality criterion may be a standard deviation of the sensor values from the mean of the sensor values in the first period. This makes it possible to check whether, on the one hand, the course of the sensor values in the first period is stable and, on the other hand, the sensor values have a low noise, and the measurements are triggered when both criteria are met.
Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Funktion für den ersten Zeitraum und eine zweite Funktion für einen vor dem ersten Zeitraum endenden dritten Zeitraum jeweils mithilfe eines Regressionsverfahrens approximiert werden. Die erste und die zweite, bevorzugt lineare, Funktion haben zumindest jeweils einen ersten und einen zweiten Parameter. Die beiden Funktionen werden durch einen jeweiligen ersten und zweiten Parameterwert des ersten beziehungsweise zweiten Parameters bestimmt. Weiterhin beschreiben die Funktionen jeweils einen zeitlichen Verlauf der Sensorwerte in dem ersten beziehungsweise dritten Zeitraum und werden zur Berechnung des ersten und/oder zweiten Stabilitätswertes für den ersten beziehungsweise dritten Zeitraum nach den oben beschriebenen Varianten verwendet. Der erste Zeitraum und der dritte Zeitraum sind in mehrere, vorzugsweise dreihundert, Zeitintervalle eingeteilt.A particular embodiment provides that the first function for the first period and a second function for a third period ending before the first period are each approximated using a regression method. The first and the second, preferably linear, function have at least one respective first and a second parameters. The two functions are determined by a respective first and second parameter value of the first and second parameters. Furthermore, the functions each describe a chronological progression of the sensor values in the first or third period and are used to calculate the first and / or second stability value for the first or third period used according to the variants described above. The first period and the third period are divided into several, preferably three hundred, time intervals.
Der erste und der dritte Zeitraum überlappen sich, insbesondere derart, dass der erste Zeitraum ein Zeitintervall später als der dritte Zeitraum beginnt und endet.The first and the third time periods overlap, in particular such that the first time period begins and ends a time interval later than the third time period.
Bei dem Regressionsverfahren wird für eine Berechnung des ersten und des zweiten Parameterwertes des ersten beziehungsweise zweiten Parameters der zweiten Funktion eine vierte Summe gebildet und in dem Speicher gespeichert. Die Summanden der vierten Summe weisen zumindest mehrere, bevorzugt alle, der im dritten Zeitraum erfassten Sensorwerte auf. Für eine Berechnung des ersten und des zweiten Parameterwertes des ersten beziehungsweise zweiten Parameters der ersten Funktion wird eine fünfte Summe mithilfe der gespeicherten vierten Summe und einem nach dem dritten Zeitraum erfassten Sensorwert gebildet.In the regression method, a fourth sum is formed for a calculation of the first and second parameter values of the first and second parameters of the second function and stored in the memory. The summands of the fourth sum have at least several, preferably all, of the sensor values detected in the third time period. For a calculation of the first and second parameter values of the first and second parameters of the first function, a fifth sum is formed using the stored fourth sum and a sensor value acquired after the third time period.
Das Regressionsverfahren kann ein Verfahren zur Minimierung von Fehlerquadraten sein, bei welchem der jeweilige erste Parameterwert b1 und zweite Parameterwert b2 des ersten beziehungsweise zweiten Parameters der ersten beziehungsweise zweiten Funktion über eine Umformung einer Normalengleichung berechnet werden. Hierzu wird bevorzugt eine erste Matrix M1 mit einem ersten Vektor v1 multipliziert, wie in folgender Formel gezeigt ist: The regression method can be a method for minimizing error squares, in which the respective first parameter value b 1 and second parameter value b 2 of the first and second parameters of the first and second functions are calculated by converting a normal equation. For this purpose, a first matrix M 1 is preferably multiplied by a first vector v 1 , as shown in the following formula:
Bevorzugt ist eine Anzahl n der Zeitintervalle des ersten und des dritten Zeitraums und die Dauer der beiden Zeiträume gleich, beispielsweise dreißig Sekunden. Dadurch kann die erste Matrix für die Berechnung der beiden Parameterwerte sowohl für den ersten als auch für den dritten Zeitraum verwendet werden. Der erste Vektor ist von den Sensorwerten abhängig und für beide Zeiträume unterschiedlich. Eine erste Komponente des ersten Vektors für den dritten Zeitraum wird aus der vierten Summe
Dadurch, dass bei der Berechnung der beiden Komponenten des ersten Vektors für den ersten Zeitraum die Komponenten des ersten Vektors für den dritten Zeitraum, d. h. die vierte und sechste Summe, verwendet werden, kann Rechenzeit eingespart und bewirkt werden, dass das Verfahren echtzeitfähig ist. Das Verfahren sieht bevorzugt vor, dass in weiteren vor dem ersten und dem dritten Zeitraum liegenden Zeiträumen Sensorwerte erfasst und diese mithilfe von weiteren Funktionen approximiert werden. Um die Parameterwerte für jeden Zeitraum nach der oben beschriebenen Variante bestimmen zu können, werden die in dem jeweiligen Zeitraum zuerst erfassten Sensorwerte in dem Speicher, bevorzugt in einem Ringspeicher des Speichers, gespeichert.As a result, when calculating the two components of the first vector for the first period, the components of the first vector can be used for the third period, ie the fourth and sixth sum, can be saved computation time and made that the method is real-time capable. The method preferably provides for sensor values to be detected in further periods lying before the first and third time periods and these to be approximated using further functions. In order to be able to determine the parameter values for each period according to the variant described above, the sensor values first acquired in the respective period are stored in the memory, preferably in a ring memory of the memory.
Um Speicherplatz zu sparen, kann der im dritten Zeitraum erste erfasste Sensorwert yj+1 mithilfe der vierten Summe
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der erste und/oder zweite Stabilitätswert für den ersten Zeitraum mithilfe der fünften Summe ermittelt wird und ein erster und/oder zweiter Stabilitätswert für den dritten Zeitraum mithilfe der vierten Summe ermittelt wird. Mithilfe dieser Ausgestaltung kann bei einer Aktualisierung des ersten und/oder zweiten Stabilitätswertes eine Rechenzeit verkürzt werden. Aktualisierung meint hierbei, dass der erste und/oder zweite Stabilitätswert für den ersten Zeitraum zeitlich nach dem ersten und/oder zweiten Stabilitätswert für den dritten Zeitraum berechnet wird. Die Rechenzeit kann insbesondere dadurch verkürzt werden, weil die fünfte Summe mithilfe der vierten Summe gebildet wird und die vierte Summe vor der Berechnung der fünften Summe in dem Speicher abgespeichert wurde.In a further advantageous embodiment of the method, it is provided that the first and / or second stability value for the first time period is determined with the aid of the fifth sum, and a first and / or second stability value for the third time period is determined with the aid of the fourth sum. With this refinement, an arithmetic time can be shortened when updating the first and / or second stability value. Updating here means that the first and / or second stability value for the first period is calculated temporally after the first and / or second stability value for the third period. The computing time can be shortened in particular because the fifth sum is formed with the aid of the fourth sum and the fourth sum has been stored in the memory before the calculation of the fifth sum.
Wie bereits beschrieben wurde, kann der erste Stabilitätswert für einen Zeitraum j, insbesondere für den dritten Zeitraum, aus dem Quotienten mit der ersten mittleren quadratischen Abweichung MSj,model als Dividend und einer zweiten mittleren quadratischen Abweichung MSj,data als Divisor berechnet werden. Dem dritten Zeitraum wird im Folgenden der Index j zugewiesen.As already described, the first stability value for a period j, in particular for the third period, can be calculated from the quotient with the first mean square deviation MS j, model as a dividend and a second mean square deviation MS j, data as a divisor. The third period is assigned the index j in the following.
Die erste mittlere quadratische Abweichung MSj,model den dritten Zeitraum wird bevorzugt mithilfe einer achten Summe
Der Skalar Tj für den dritten Zeitraum kann in Abhängigkeit der vierten Summe
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die erste mittlere quadratische Abweichung MSj+1,model für den ersten Zeitraum gemäß folgender Formeln, bei welchen dem ersten Zeitraum der Index j + 1 zugewiesen wird, berechnet wird: An advantageous embodiment may provide that the first mean square deviation MS j + 1, model is calculated for the first period according to the following formulas, in which the index is assigned to the first period j + 1:
Bei dieser Variante wird ein Skalar Tj+1 für den ersten Zeitraum mithilfe der fünften Summe
Dadurch, dass die fünfte und die siebte Summe aus der vierten beziehungsweise der sechsten in dem Speicher gespeicherten Summe berechnet werden, kann bei der Berechnung des Skalars Tj+1 für den ersten Zeitraum Rechenzeit eingespart werden. Ebenfalls kann eine neunte Summe
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zumindest eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Figuren. Diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of at least one preferred embodiment and with reference to the figures. These show in:
In
Die zweite mittlere quadratische Abweichung MSj,data wird in Abhängigkeit der zweiten Summe aus den jeweiligen Quadraten der Differenzen zwischen jeweils einem der Sensorwerte yj+i und dem Mittelwert
Aus
In dem in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R230 | Request for early publication | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority |